CN218839590U - 一种风窗横梁结构及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种风窗横梁结构及汽车，该风窗横梁结构包括：风窗横梁上盖板、风窗横梁下板和至少一个可溃支架。风窗横梁上盖板和风窗横梁下板为整体结构提供刚度，可溃支架连接所述风窗横梁上盖板和所述风窗横梁下板。当风窗横梁结构受到行人头部冲击时，可溃支架内部剪切变形、发生溃缩缓冲以降低行人头部伤害。该风窗横梁结构通过风窗横梁上盖板、风窗横梁下板和可溃支架的相互配合，具有较好的行人保护性又兼顾风窗横梁结构自身的刚度以保证NVH性能。

Description

一种风窗横梁结构及汽车

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，具体涉及一种风窗横梁结构及汽车。

背景技术

当前，在交通事故死亡人数中，车辆与行人发生碰撞而导致的行人伤亡人数所占比例逐年上升，世界各国陆续制定法规或标准来提高交通事故中车辆对行人的保护能力以降低对行人的人身伤害。

当车辆与行人发生碰撞时，前风窗通常是行人头部最容易接触的区域。该区域包括雨刮、风窗横梁等结构。当头部撞击到前风窗的下沿区域时，由于前风窗横梁结构的支撑，使得该下沿区域刚度过大，会对行人头部造成强伤害。另外，风窗横梁需要较高的自身刚度用来满足NVH性能要求，以及前风窗横梁结构作为整个车身骨架的重要组成部分，其自身的刚度也直接影响碰撞过程中对车内驾驶舱的侵入量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种风窗横梁结构及汽车，所述风窗横梁结构兼顾刚度需求的同时具有较好的行人保护性，从而在汽车使用过程中对驾驶者提供良好的驾驶体验，当与行人发生撞击时可以有效的保护行人。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种风窗横梁结构，所述风窗横梁结构包括：

风窗横梁上盖板；

风窗横梁下板，位于所述风窗横梁上盖板下侧，所述风窗横梁上盖板一端与所述风窗横梁下板连接；

至少一个可溃支架，所述可溃支架包括上部支架、下部支架和至少一个连接件，所述上部支架连接所述风窗横梁上盖板，所述下部支架连接所述风窗横梁下板，所述连接件连接所述上部支架与所述下部支架；

其中，所述可溃支架被配置为在接收到预定剪切力时，所述连接件剪切断裂，所述上部支架与所述下部支架分离变形。

进一步地，所述风窗横梁上盖板、所述风窗横梁下板和所述可溃支架相互连接包围形成减弱孔。

进一步地，所述可溃支架还包括缓冲结构，所述缓冲结构的两端分别与所述上部支架和所述下部支架连接，所述缓冲结构与所述上部支架和所述下部支架之间具有缓冲空腔。

进一步地，所述缓冲结构包括平行设置在所述上部支架和所述下部支架上方的第一连接片、由所述第一连接片的两端分别朝向相反方向弯折延伸的第二连接片和第三连接片、由所述第二连接片的末端朝向远离所述第一连接片方向弯折延伸的第四连接片以及连接在所述第三连接片两侧的两个L型连接片，两个所述L型连接片与所述第三连接片之间形成间隙，所述第四连接片与所述上部支架连接，两个所述L型连接片与所述下部支架连接。

进一步地，所述缓冲结构的压溃保持力为500N-4000N。

进一步地，所述风窗横梁上盖板与所述风窗横梁下板连接处为平直的连接线，所述上部支架的法线与所述连接线之间呈垂直配置关系，所述下部支架的法线与所述连接线之间呈垂直配置关系；

或者，所述上部支架的法线与所述连接线之间呈平行配置关系，所述下部支架的法线与所述连接线之间呈平行配置关系。

进一步地，所述风窗横梁上盖板与所述风窗横梁下板连接处为平直的连接线，所述风窗横梁结构包括多个所述可溃支架，多个所述可溃支架沿所述连接线间隔设置。

进一步地，所述风窗横梁结构包括两个所述连接件，两个所述连接件分别设置在所述缓冲结构两侧并连接所述上部支架和所述下部支架。

进一步地，所述预定剪切力为500N-4000N。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种汽车，所述汽车包括如第一方面所述的风窗横梁结构。

本实用新型实施例提供了一种风窗横梁结构，所述风窗横梁结构包括：风窗横梁上盖板、风窗横梁下板和至少一个可溃支架。风窗横梁上盖板和风窗横梁下板一侧连接并提供整体结构的刚度。可溃支架分别连接所述风窗横梁上盖板和所述风窗横梁下板，当风窗横梁结构受到行人头部冲击时，可溃支架内部剪切变形、发生溃缩缓冲以降低行人头部伤害。所述风窗横梁结构通过风窗横梁上盖板、风窗横梁下板和可溃支架的相互配合，在整体结构满足刚度需求从而满足NVH性能要求的同时，在受到冲击时发生溃缩缓冲以降低对行人的伤害、有效保护行人。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本实用新型实施例的安装在汽车上的风窗横梁结构的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种风窗横梁结构的立体结构示意图；

图3是本实用新型实施例的另一种风窗横梁结构的立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例的缓冲结构的立体结构示意图；

图5是本实用新型实施例的一种风窗横梁结构的结构受力示意图。

附图标记说明：

1-风窗横梁上盖板；2-风窗横梁下板；21-连接线；3-可溃支架；31-上部支架；32-下部支架；33-连接件；4-减弱孔；5-缓冲结构；51-第一连接片；52-第二连接片；53-第三连接片；54-第四连接片；55-L型连接片。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则在说明书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实用新型中的具体含义。

风窗横梁结构在使用过程中，需要具有较高的刚度以满足NVH性能(No i se、Vibrat i on、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)要求，还需要可以发生压溃变形以降低对行人的伤害。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

图1是本实用新型实施例的安装在汽车上的风窗横梁结构的立体结构示意图，风窗横梁结构包括：风窗横梁上盖板1、风窗横梁下板2和至少一个可溃支架3。其中，所述风窗横梁上盖板1配合风挡玻璃设置，所述风窗横梁下板2配合汽车前舱盖板设置，由此所述风窗横梁上盖板1倾斜设置在风窗横梁下板2上侧。所述风窗横梁上盖板1与所述风窗横梁下板2一侧固定连接，二者为整体所述风窗横梁结构提供刚度从而满足NVH性能要求。可溃支架3自身强度较低，当汽车与行人发生撞击时风窗横梁上盖板1和风窗横梁下板2将接收到的碰撞能量转移到可溃支架3上，可溃支架3的中部位置剪切断裂使得风窗横梁上盖板1和风窗横梁下板2可以向内部空间发生变形，由此可以缓冲降低对行人的伤害。此外，所述可溃支架3可以为所述风窗横梁上盖板1和/或风窗横梁下板2提供一定的强度，从而使得所述风窗横梁结构在保护行人的同时兼顾较好的NVH性能。所述可溃支架3分别连接所述风窗横梁上盖板1和所述风窗横梁下板2。所述可溃支架3包括上部支架31、下部支架32和至少一个连接件33。其中，所述上部支架31连接所述风窗横梁上盖板1，所述下部支架32连接所述风窗横梁下板2，所述连接件33连接所述上部支架31与所述下部支架32。所述可溃支架3被配置为在接收到预定剪切力时，所述连接件33在1ms内剪切断裂，从而所述上部支架31与所述下部支架32相互分离并分别变形，依靠自身材料特性以及结构变形吸收能量，降低行人头部所受伤害。

在本实施例中，所述连接件33可以为铝合金、锌合金、铜合金或复合材料制成。优选地，所述连接件33选用锌合金或者铝合金。锌合金和铝合金具有较低的强度。当受到冲击时，所述连接件33先发生塑性变形然后再断裂，塑性变形过程中吸收一定冲击。所述连接件33铆接所述上部支架31和所述下部支架32。所述预定剪切力为500N-4000N，当连接件33受到大于预定剪切力的冲击时，所述连接件33剪切脱落以使得所述上部支架31和所述下部支架32相互分离并发生变形以保护行人头部。此外，所述连接件33的强度较低不会影响所述风窗横梁结构其他部件的强度，也不会导致整体风窗横梁结构的强度降低。

在一些实施例中，在满足风窗横梁支架其他性能要求情况下，所述预定剪切力应由车辆进行试验验证标定确定。从而可以更好适配该车辆其他部件，由此更好保护行人头部。

在本实施例中，如图2所示，所述风窗横梁上盖板1与所述风窗横梁下板2连接处为平直的连接线21，所述上部支架31的法线平行所述连接线21，所述下部支架32的法线平行所述连接线21。换言之，如图2所示，W方向为所述风窗横梁的宽度方向，所述上部支架31所在的平面平行所述宽度方向，所述下部支架32所在的平面平行所述宽度方向。由于所述风窗横梁上盖板1上侧为风挡玻璃，当汽车撞击行人时，行人撞击角度θ平行于剪切力F₁和F₂时，此时如图2设置的可溃支架3在发生溃缩吸能之外也可以为所述风窗横梁上盖板1提供一定的支撑力，从而提升整体结构刚度。

图3是本实用新型实施例的另一种风窗横梁结构的立体结构示意图，所述上部支架31的法线垂直所述连接线21，所述下部支架32的法线垂直所述连接线21。换言之，如图3所示，W方向为所述风窗横梁的宽度方向，所述上部支架31所在的平面垂直所述宽度方向，所述下部支架32所在的平面垂直所述宽度方向。当汽车撞击行人时，如图3设置的可溃支架3由于减弱孔4的面积较大，具有较好的减弱效果，可以降低对行人头部的伤害、更好保护行人头部。

图2是本实用新型实施例的一种风窗横梁结构的立体结构示意图，所述可溃支架3还包括缓冲结构5。所述缓冲结构5的两端分别与所述上部支架31和所述下部支架32连接。具体地，缓冲结构5与上部支架31和下部支架32的连接方式可以包括但不限于焊接、螺接、铆接等方式。当所述连接件33受到预定剪切力发生断裂后，所述上部支架31和所述下部支架32发生结构变形并拉动所述缓冲结构5变形从而进一步吸收行人头部碰撞能量，降低行人头部冲击加速度，保护行人头部安全。所述缓冲结构5的压溃保持力为500N-4000N。所述缓冲结构5与所述上部支架31和所述下部支架32之间设置缓冲空腔，所述缓冲空腔为所述上部支架31和所述下部支架32和所述缓冲结构5的变形提供了空间，并引导所述上部支架31、所述下部支架32和所述缓冲结构5向所述缓冲空腔方向发生形变。在一些实施例中，所述可溃支架3不包含所述缓冲结构5，当受到冲击时仅依靠所述风窗横梁上盖板1和所述风窗横梁下板2发生变形以吸收能量保护行人，此种结构的可溃支架3体积更小，适合在安装空间较小时使用。

图4是本实用新型实施例的缓冲结构的立体结构示意图，所述缓冲结构5包括第一连接片51、第二连接片52、第三连接片53、第四连接片54和L型连接片55。所述第一连接片51与所述上部支架31和所述下部支架32平行设置，所述缓冲空腔设置在所述第一连接片51、所述上部支架31和所述下部支架32之间。在本实施例中，所述第一连接片51为条形以简化制作工艺。在一些实施例中，所述第一连接片51为M型、N型或其他形状，从而通过折皱结构增加自身缓冲效果。所述第二连接片52沿所述第一连接片51的一端朝向所述上部支架31设置。所述第四连接片54由所述第二连接片52的末端朝向远离所述第一连接片51方向弯折延伸。所述第四连接片54与所述上部支架31连接，从而将所述缓冲结构5固定在所述上部支架31上。所述第三连接片53沿所述第一连接片51的另一端朝向远离所述下部支架32方向弯折延伸，两个所述L型连接片55分别连接在所述第三连接片53两侧。两个所述L型连接片55与所述第三连接片53上部具有连通部，下部具有间隙。两个所述L型连接片55与所述下部支架32连接，从而将所述缓冲结构5固定在所述下部支架32上。当所述上部支架31和所述下部支架32受到冲击并向相互远离的方向变形时，所述第三连接片53被上部支架31拉动并向所述上部支架31方向运动，所述L型连接片55被下部支架32拉动并向所述下部支架32方向运动，由此所述L型连接片55与所述第三连接片5向相反方向运动，并通过塑性变形吸收能量。当变形进一步增加时，所述L型连接片55与所述第三连接片53分别向相反方向对所述连通部施加拉力，所述连通部发生变形以吸收能量从而进一步保护行人。

在一些实施例中，所述缓冲结构5的两侧均为所述第三连接片53与所述L形连接片55，两个所述第三连接片53分别连接所述第一连接片51两侧，从而增大所述缓冲结构5可变形程度，增加整体可溃支架3的溃缩吸能程度。

在一些实施例中，所述缓冲结构5的两侧均为所述第二连接片52和所述第四连接片54。两个所述第二连接片52分别连接所述第一连接片51两侧，两个所述第四连接片54与两个所述第二连接片52一一对应连接。此种设置的缓冲结构5的体积较小，可以更加灵活的设置所述缓冲结构5。

在本实施例中，所述风窗横梁结构包括两个所述连接件33。两个所述连接件33分别设置在缓冲结构5两侧并连接所述上部支架31和所述下部支架32。当所述风窗横梁受到冲击时，两个所述连接件33分散受力，从而减慢所述连接件33发生断裂的时间，使得所述连接件33进行完整的塑性变形后发生塑性断裂，最大化吸收与消耗行人的冲击力。

在一些实施例中，所述风窗横梁结构包括多个设置在所述缓冲结构5侧边的所述连接件33。多个所述连接件33更均匀分散受力并使得确保所述连接件33断裂为塑性断裂，从而通过吸收更多的冲击能量保护行人头部。

在一些实施例中，所述风窗横梁结构包括一个设置在所述缓冲结构5一侧的所述连接件33，从而减少制作成本与制作工序。

图5是本实用新型实施例的一种风窗横梁结构的结构受力示意图。当车辆与行人发生碰撞，行人头部沿θ角冲击风挡玻璃和风窗横梁上盖板1。所述风窗横梁上盖板1会把力传递到上部支架31，铆接螺栓形状的连接件33收到来自所述上部支架31的冲击力F₁和F₂发生剪切断裂。上部支架31和\或下部支架32发生结构变形拉动缓冲结构5，所述缓冲结构5变形并吸收行人头部碰撞能量，降低行人头部冲击加速度，保护行人头部安全。

进一步地，所述风窗横梁上盖板1、所述风窗横梁下板2和所述可溃支架3相互连接包围形成减弱孔4，如图2和图3所示。所述减弱孔4可以使风窗横梁结构对行人头部伤害降低，使得所述风窗横梁结构在兼顾NVH性能的同时对行人的头部伤害较低。在一些实施例中，所述可溃支架3贴合所述风窗横梁上盖板1和所述风窗横梁下板2，不设置减弱孔4从而使得所述风窗横梁结构具有较高的刚度从而具有较好的NVH性能，再依靠所述可溃支架3的结构确保行人撞击时可以充分发生溃缩变形以保护行人。

如图1所示，图中L方向为所述风窗横梁结构的长度方向，所述风窗横梁结构包括多个所述可溃支架3，多个所述可溃支架3沿所述长度方向等间距间隔设置。换言之，多个所述可溃支架3沿所述连接线21等间距间隔设置，从而确保所述风窗横梁结构任意位置均可发生溃缩变形，提升行人的安全度的同时兼顾结构强度。

在一些实施例中，可根据行人保护、NVH、强度性能要求沿所述长度方向上按一定间隔布置所述可溃支架3。换言之，所述可溃支架3沿所述连接线21按一定间隔布置。

本实用新型实施例还提供了一种汽车，所述汽车的前风窗横梁和后风窗横梁单一使用或者均使用如上所述的风窗横梁结构。当所述汽车正常行驶时，由于所述风窗横梁上盖板1和所述风窗横梁下板2具有较高的刚度，车辆因而具有较好的NVH性能。当发生意外，汽车与行人发生碰撞时，由于所述风窗横梁结构发生溃缩缓冲降，可以降低行人头部伤害。

本实用新型实施例公开了一种风窗横梁结构及汽车。所述风窗横梁结构包括：风窗横梁上盖板、风窗横梁下板和至少一个可溃支架。风窗横梁上盖板和风窗横梁下板一侧连接并提供整体结构的刚度。可溃支架分别连接所述风窗横梁上盖板和所述风窗横梁下板，当风窗横梁结构受到行人头部冲击时，可溃支架内部剪切变形、发生溃缩缓冲以降低行人头部伤害。所述风窗横梁结构通过风窗横梁上盖板、风窗横梁下板和可溃支架的相互配合，使得所述风窗横梁结构的刚度与碰撞安全性能有效匹配，在整体结构满足刚度需求从而满足NVH性能要求的同时，在受到冲击的时候发生溃缩缓冲以降低对行人的伤害、有效保护行人。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风窗横梁结构，其特征在于，所述风窗横梁结构包括：

风窗横梁上盖板(1)；

风窗横梁下板(2)，位于所述风窗横梁上盖板(1)下侧，所述风窗横梁上盖板(1)一端与所述风窗横梁下板(2)连接；

至少一个可溃支架(3)，所述可溃支架(3)包括上部支架(31)、下部支架(32)和至少一个连接件(33)，所述上部支架(31)连接所述风窗横梁上盖板(1)，所述下部支架(32)连接所述风窗横梁下板(2)，所述连接件(33)连接所述上部支架(31)与所述下部支架(32)；

其中，所述可溃支架(3)被配置为在接收到预定剪切力时，所述连接件(33)剪切断裂，所述上部支架(31)与所述下部支架(32)分离变形。

2.根据权利要求1所述的风窗横梁结构，其特征在于，所述风窗横梁上盖板(1)、所述风窗横梁下板(2)和所述可溃支架(3)相互连接包围形成减弱孔(4)。

3.根据权利要求1所述的风窗横梁结构，其特征在于，所述可溃支架(3)还包括缓冲结构(5)，所述缓冲结构(5)的两端分别与所述上部支架(31)和所述下部支架(32)连接，所述缓冲结构(5)与所述上部支架(31)和所述下部支架(32)之间具有缓冲空腔。

4.根据权利要求3所述的风窗横梁结构，其特征在于，所述缓冲结构(5)包括平行设置在所述上部支架(31)和所述下部支架(32)上方的第一连接片(51)、由所述第一连接片(51)的两端分别朝向相反方向弯折延伸的第二连接片(52)和第三连接片(53)、由所述第二连接片(52)的末端朝向远离所述第一连接片(51)方向弯折延伸的第四连接片(54)以及连接在所述第三连接片(53)两侧的两个L型连接片(55)，两个所述L型连接片(55)与所述第三连接片(53)之间形成间隙，所述第四连接片(54)与所述上部支架(31)连接，两个所述L型连接片(55)与所述下部支架(32)连接。

5.根据权利要求3所述的风窗横梁结构，其特征在于，所述缓冲结构(5)的压溃保持力为500N-4000N。

6.根据权利要求1所述的风窗横梁结构，其特征在于，所述风窗横梁上盖板(1)与所述风窗横梁下板(2)连接处为平直的连接线(21)，所述上部支架(31)的法线与所述连接线(21)之间呈垂直配置关系，所述下部支架(32)的法线与所述连接线(21)之间呈垂直配置关系；

或者，所述上部支架(31)的法线与所述连接线(21)之间呈平行配置关系，所述下部支架(32)的法线与所述连接线(21)之间呈平行配置关系。

7.根据权利要求1所述的风窗横梁结构，其特征在于，所述风窗横梁上盖板(1)与所述风窗横梁下板(2)连接处为平直的连接线(21)，所述风窗横梁结构包括多个所述可溃支架(3)，多个所述可溃支架(3)沿所述连接线(21)间隔设置。

8.根据权利要求3所述的风窗横梁结构，其特征在于，所述风窗横梁结构包括两个所述连接件(33)，两个所述连接件(33)分别设置在所述缓冲结构(5)两侧并连接所述上部支架(31)和所述下部支架(32)。

9.根据权利要求1所述的风窗横梁结构，其特征在于，所述预定剪切力为500N-4000N。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求1-9中任一项所述的风窗横梁结构。

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